EP2073336A1 - Elektrisches Gerät zum Management von mehreren elektrischen Verbraucherabzweigen - Google Patents

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EP2073336A1
EP2073336A1 EP07024558A EP07024558A EP2073336A1 EP 2073336 A1 EP2073336 A1 EP 2073336A1 EP 07024558 A EP07024558 A EP 07024558A EP 07024558 A EP07024558 A EP 07024558A EP 2073336 A1 EP2073336 A1 EP 2073336A1
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EP
European Patent Office
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data
load
load branches
memory
branch
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EP07024558A
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English (en)
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Inventor
Genia Birkenstock
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/266—Arrangements to supply power to external peripherals either directly from the computer or under computer control, e.g. supply of power through the communication port, computer controlled power-strips
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/14—Balancing load and power generation in DC networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/12—Arrangements for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Arrangements for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, the networks, e.g. progressively balanced loading
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as AC or DC; Circuit arrangements for mains or distribution networks combining AC and DC sections or sub-networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2105/00—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load
    • H02J2105/40—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load characterised by the loads connecting to the networks or being supplied by the networks
    • H02J2105/42—Home appliances

Definitions

  • the invention relates to an electrical device for the management of a plurality of electrical load feeders.
  • Load feeders are today switched on and off by switching devices which are assigned to the respective load branch and which receive the switching command from higher-level systems, that is to say have no intelligence themselves. These switching devices are unable to control the cross-relationship between multiple interdependent branches.
  • the invention has for its object to propose an electrical device for the management of multiple electrical load branches, which is simple and inexpensive to manufacture.
  • an inventive electrical device V for the management of multiple electrical load feeders 1 and 2 is shown.
  • the device V has a data input Ei for inputting current state data, a memory S and an evaluation unit A.
  • the memory S are stored data relating to branch-specific switching conditions, e.g. Threshold values for the electrical active power of the load feeders 1, 2 and / or, for example, temperature values of a process or of machines.
  • the current state data can include current I and voltage values U and associated time stamps t for at least one of the load feeders 1, 2, which in the present exemplary embodiment are designed as motor branches with a motor M according to the FIGURE. These data are evaluated by the evaluation unit A by selecting the associated current I and voltage value U on the basis of the time stamp t and from this the power value associated with the respective time stamp t is calculated. From a large number of power values, the active power is formed in a known manner. By comparison with the stored in the memory S threshold value for the respective load branch 1.2 detects the evaluation unit A, whether this is exceeded or fallen below and generates accordingly one or more control signals for connecting or disconnecting one or more load feeders 1,2.
  • the device V is the decentralized Use and send the control signals directly to the switching devices to be controlled, the transmission of the control signals can be wireless or wired.
  • This embodiment makes it possible, e.g. to control the load feeders 1,2 specifically for energy consumption, in order to reduce peak load costs, without jeopardizing process flows.
  • all aspects such as process reliability, plant availability and cost optimization are combined into a meaningful application management and the priority of a load feeder may be adjusted dynamically depending on other monitored parameters.
  • the time stamp t is a time information which is assigned to the respective detected current I or voltage value U at the moment of detection, e.g. by timer.
  • the timers used in the current and voltage detection for a load feeder 1 or 2 must be synchronized with each other so that associated current I and voltage values U can be selected on the basis of the time stamp t.
  • As a time stamp t e.g. also serve the absolute time, for which synchronized timers are to be used.
  • the device V also has an interface K for communication with other devices, e.g. for energy management or with a higher-level system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Management von mehreren elektrischen Verbraucherabzweigen(1,2), mit einem Dateneingang (Ei) zur Eingabe aktueller Zustandsdaten, mit einem Speicher(S), in dem Daten bezüglich abzweigspezifischer Schaltbedingungen hinterlegt sind und mit einer Auswerteeinheit (A), die zum Vergleich der eingegebenen Zustandsdaten mit den im Speicher (S) hinterlegten Daten bedient und die hiervon abhängig zur Erzeugung eines oder mehrerer Steuersignale zum Zu- oder Abschalten eines oder mehrerer Verbraucherabzweige (1,2) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Management von mehreren elektrischen Verbraucherabzweigen.
  • Bisher bekannt ist ein Energiemanagement durch überlagerte Systeme und Steuerungen, die aufwendig und teuer sind. Verbraucherabzweige werden heute durch Schaltgeräte ein- und ausgeschaltet, die dem jeweiligen Verbraucherabzweig zugeordnet sind und die den Schaltbefehl von übergeordneten Systemen erhalten, d.h., selbst keine Intelligenz besitzen. Diese Schaltgeräte sind nicht in der Lage, die Querbeziehung zwischen mehreren voneinander abhängigen Abzweigen zu steuern.
  • Andererseits müssen Energiebedarfe von Industrieanlagen aufgrund der steigenden Energiepreise und Ressourcenknappheit optimiert und reduziert werden. Energieeinsparung ist ein zentrales Thema bei allen Anlagenbetreibern.
  • Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät zum Management von mehreren elektrischen Verbraucherabzweigen vorzuschlagen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herzustellen ist.
  • Die Aufgabe wird durch ein elektrisches Gerät mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Das elektrische Gerät schafft nicht nur einen reinen wirtschaftlichen Nutzen für den Kunden, sondern die Möglichkeit, Verbraucherabzweige sinnvoll zu clustern und dezentral zu managen. Durch die Dezentralisierung des Energiemanagement entstehen folgende Vorteile:
    • Kostengünstige Lösung, die auch schon für einige wenige Verbraucherabzweige rentabel ist.
    • Dezentrale Lösung, die auch autark, d.h., unabhängig von überlagerten Systemen funktioniert.
    • Sinnvolle Clusterung von Verbraucherabzweiggruppen nach Funktionen.
    • Leichte Integration von abzweigspezifischer Zusatzintelligenz.
    • Die Kombination von gegenläufigen Themen wie Verfügbarkeit und Energieeinsparung.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des elektrischen Geräts nach Anspruch 1 sind den Unteransprüchen 2 bis 5 zu entnehmen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät V zum Management von mehreren elektrischen Verbraucherabzweigen 1 und 2 dargestellt. Das Gerät V weist einen Dateneingang Ei zur Eingabe aktueller Zustandsdaten, einen Speicher S und eine Auswerteeinheit A auf. In dem Speicher S sind Daten hinterlegt, die abzweigspezifische Schaltbedingungen betreffen, z.B. Schwellwerte für die elektrische Wirkleistung der Verbraucherabzweige 1,2 und/oder beispielsweise Temperaturwerte eines Prozesses oder von Maschinen.
  • Die aktuellen Zustandsdaten können u.a. Strom- I und Spannungswerte U sowie zugehörige Zeitstempel t für mindestens einen der Verbraucherabzweige 1,2 sein, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß der Figur als Motorabzweige mit einem Motor M ausgeführt sind. Diese Daten werden von der Auswerteeinheit A ausgewertet, indem aufgrund der Zeitstempel t der zugehörige Strom- I und Spannungswert U ausgewählt und hieraus der für den jeweiligen Zeitstempel t zugeordnete Leistungswert berechnet wird. Aus einer Vielzahl von Leistungswerten wird in bekannter Weise die Wirkleistung gebildet. Durch Vergleich mit dem im Speicher S hinterlegten Schwellwert für den betreffenden Verbraucherabzweig 1,2 erfasst die Auswerteeinheit A, ob dieser über- oder unterschritten wird und erzeugt dementsprechend einen oder mehrere Steuersignale zum Zu- oder Abschalten eines oder mehrerer Verbraucherabzweige 1,2. Das Gerät V dient dem dezentralen Einsatz und sendet die Steuersignale direkt an die anzusteuernden Schaltgeräte, wobei die Übertragung der Steuersignale drahtlos oder drahtgebunden erfolgen kann.
  • Diese Ausführung ermöglicht es, z.B. die Verbraucherabzweige 1,2 gezielt nach Energieverbrauch zu steuern, um Spitzenlastkosten zu reduzieren, ohne Prozessabläufe zu gefährden. Hierbei werden alle Aspekte wie Prozesssicherheit, Verfügbarkeit der Anlage und Kostenoptimierung zu einem sinnvollen Applikationsmanagement zusammengefasst und die Priorität eines Verbraucherabzweigs abhängig von anderen überwachten Parametern eventuell dynamisch angepasst.
  • Der Zeitstempel t ist dabei eine Zeitinformation, die der jeweils erfasste Strom- I oder Spannungswert U im Moment der Erfassung zugeordnet wird, z.B. durch Timer. Die bei der Strom- und Spannungserfassung für einen Verbraucherabzweig 1 oder 2 verwendeten Timer müssen untereinander synchronisiert sein, damit zugehörige Strom- I und Spannungswerte U aufgrund der Zeitstempel t selektiert werden können. Als Zeitstempel t kann z.B. auch die absolute Zeit dienen, wofür synchronisierte Zeitgeber zu verwenden sind.
  • Für den Fall, dass die Verbraucherabzweige 1,2 über eine zentrale Einspeisung E versorgt werden und dabei die Spannung an den Verbraucherabzweigen 1,2 nahezu gleich ist, genügt die Spannungserfassung mit zugehörigen Zeitstempeln t an nur einer Stelle, während die Stromerfassung in jedem Verbraucherabzweig 1,2 gesondert durchgeführt werden muss. Hierbei müssen der Timer bei der Spannungserfassung und die Timer für die Stromerfassung beider Verbraucherabzweige 1, 2 untereinander synchronisiert sein.
  • Das Gerät V weist außerdem eine Schnittstelle K zur Kommunikation mit anderen Geräten, z.B. zum Energiemanagement oder mit einem übergeordneten System auf.

Claims (5)

  1. Elektrisches Gerät (V) zum Management von mehreren elektrischen Verbraucherabzweigen (1,2), mit einem Dateneingang (Ei) zur Eingabe aktueller Zustandsdaten, mit einem Speicher (S), in dem Daten bezüglich abzweigspezifischer Schaltbedingungen hinterlegt sind und mit einer Auswerteeinheit (A), die zum Vergleich der eingegebenen Zustandsdaten mit den im Speicher (S) hinterlegten Daten dient und die hiervon abhängig zur Erzeugung eines oder mehrerer Steuersignale zum Zu- oder Abschalten eines oder mehrerer Verbraucherabzweige (1,2) vorgesehen ist.
  2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicher (S) als abzweigspezifische Schaltbedingungen für die Verbraucherabzweige (1,2) zugehörige Schwellwerte der Wirkleistung hinterlegt sind und dass die Auswerteeinheit (A) zur Erzeugung eines oder mehrerer Steuersignale zum Zu- oder Abschalten betreffender Verbraucherabzweige (1,2) bei Unter- oder Überschreiten mindestens eines dieser Schwellwerte dient.
  3. Gerät nach einem Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuellen Zustandsdaten Strom- (I) und Spannungswerte (U) sowie zugehörige Zeitstempel (t) für mindestens einen der Verbraucherabzweige (1,2) sind und die Auswerteeinheit (A) zur Bildung der Wirkleistung aus den Strom-(I) und Spannungswerten (U) sowie zugehörigen Zeitstempeln (t) für mindestens einen der Verbraucherabzweige (1,2) dient.
  4. Gerät nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als aktuelle Zustandsdaten nichtabzweigspezifische Daten, insbesondere Daten eines über mindestens einen der Verbraucherabzweige gesteuerten Prozess, dienen und entsprechende Schwellwerte im Speicher (S) hinterlegt sind, und dass die Auswerteeinheit (A) zur Erzeugung eines oder mehrerer Steuersignale zum Zu- oder Abschalten betreffender Verbraucherabzweige (1,2) bei Unter- oder Überschreiten mindestens eines dieser Schwellwerte dient.
  5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Verbraucherabzweige (1,2) als Motorabzweig ausgeführt ist.
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Citations (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331500A (en) * 1990-12-26 1994-07-19 Merlin Gerin Circuit breaker comprising a card interfacing with a trip device
DE10020076A1 (de) * 2000-04-22 2001-11-08 Geyer Ag Verfahren zur Kalibrierung und Parametrierung von Schutzschaltgeräten
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Title
LOREDANA CRISTALDI ET AL: "A Distributed System for Electric Power Quality Measurement", IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 51, no. 4, 1 August 2002 (2002-08-01), XP011073942, ISSN: 0018-9456 *

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